i

MỤC LỤC

DANH MỤC ẢNH, HÌNH VẼ VÀ BIỂU ĐỒ ................................................... vi
DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU ........................................................................... xi
MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1
1.

Đặt vấn đề nghiên cứu ............................................................................................... 1

2.

Sự cần thiết nghiên cứu ............................................................................................. 2

3.

Những nội dung cần giải quyết ............................................................................... 3

4.

Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................... 3

5.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu........................................ 3

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ DÍNH BÁM
GIỮA CÁC LỚP BÊ TÔNG ASPHALT ........................................................... 5
1.1. Tổng quan về kết cấu áo đường mềm .................................................................... 5
1.2. Các dạng hư hỏng mặt đường liên quan đến mức độ dính bám giữa các lớp

bê tông asphalt ............................................................................................................. 6
1.3. Mô hình dính bám giữa các lớp bê tông asphalt ............................................... 12
1.3.1. Mô hình Goodman............................................................................... 12
1.3.2. Mô hình Romanoschi .......................................................................... 15
1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến mức độ dính bám giữa các lớp bê tông asphalt
........................................................................................................................................ 18

1.4.1. Cấp độ đầm nén ................................................................................... 18
1.4.2. Nguồn gốc mẫu thí nghiệm ................................................................. 19
1.4.3. Kích thước mẫu thí nghiệm ................................................................. 19
1.4.4. Tốc độ tăng tải khi thí nghiệm ............................................................ 20
1.4.5. Độ rỗng dư của lớp mặt trên................................................................ 20
1.4.6. Cấp phối của hỗn hợp bê tông asphalt ................................................ 20
1.4.7. Loại và tỷ lệ vật liệu tưới dính bám .................................................... 21
1.4.8. Điều kiện bề mặt.................................................................................. 24


ii
1.4.9. Nhiệt độ thí nghiệm ............................................................................. 25
1.4.10. Thời gian khai thác ............................................................................ 26
1.5. Các phương pháp thí nghiệm đánh giá ứng xử dính bám giữa các lớp bê tông
asphlat .......................................................................................................................... 32
1.5.1. Nhóm các phương pháp thí nghiệm trong phòng ................................ 32
1.5.2. Nhóm các phương pháp thí nghiệm ngoài hiện trường ....................... 38
1.6. Ảnh hưởng của điều kiện dính bám đến các tính năng khai thác của kết cấu
mặt đường ................................................................................................................... 41
1.6.1. Các nghiên cứu lý thuyết về ảnh hưởng của điều kiện dính bám giữa các
lớp bê tông asphalt đến các tính năng khai thác của mặt đường ................... 41
1.6.2. Các nghiên cứu thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của điều kiện dính
bám giữa các lớp bê tông asphalt đến các tính năng của mặt đường ............ 45

1.7. Kết luận Chương 1 .................................................................................................... 46
Chương 2: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ DÍNH
BÁM GIỮA HAI LỚP BÊ TÔNG ASPHALT ................................................ 48
2.1. So sánh đánh giá các tiêu chuẩn thí nghiệm ....................................................... 48
2.2. Lựa chọn mô hình thí nghiệm và chế tạo thiết bị thí nghiệm đánh giá mức
độ dính bám giữa hai lớp bê tông asphalt ........................................................... 51
2.3. Nghiên cứu thực nghiệm trong phòng xác định mức độ dính bám giữa hai
lớp bê tông asphalt .................................................................................................... 52
2.3.1. Thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông asphalt cho hai lớp ................... 52
2.3.2. Chế tạo mẫu thử bê tông asphalt hai lớp ............................................. 58
2.3.3. Kết quả thí nghiệm cường độ dính bám và mô đun độ cứng chống cắt
giữa hai lớp bê tông asphalt của các mẫu thử chế bị trong phòng ................ 63
2.4. Kết quả thí nghiệm cường độ dính bám giữa hai lớp bê tông asphalt trong
kết cấu mặt đường điển hình .................................................................................. 66
2.5. Kết luận Chương 2 .................................................................................................... 69
Chương 3: PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM................. 71
3.1. Phân tích đánh giá phương sai ............................................................................... 71
3.2. Đánh giá ảnh hưởng của loại vật liệu tưới dính bám đến mức độ dính bám
giữa hai lớp bê tông asphalt ................................................................................... 81


iii
3.3. Đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ vật liệu tưới dính bám đến mức độ dính bám
giữa hai lớp bê tông asphalt ................................................................................... 87
3.4. Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ thí nghiệm đến mức độ dính bám giữa hai
lớp bê tông asphalt .................................................................................................... 91
3.5. Phân tích đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến dính bám giữa hai
lớp bê tông asphalt .................................................................................................... 92
3.5.1. Xác định yếu tố chính ảnh hưởng đến mức độ dính bám giữa hai lớp bê
tông asphalt .................................................................................................... 94

3.5.2. Đánh giá ảnh hưởng tương tác giữa các yếu tố ................................... 95
3.5.3. Phân tích hồi quy ................................................................................. 97
3.6. Phân tích đánh giá kết quả thí nghiệm dính bám giữa hai lớp bê tông asphalt
trong kết cấu áo đường mềm................................................................................ 102
3.7. Kết luận Chương 3 .................................................................................................. 104
Chương 4: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ DÍNH BÁM
YÊU CẦU GIỮA CÁC LỚP BÊ TÔNG ASPHALT .................................... 109
4.1. Đặt vấn đề .................................................................................................................. 109
4.2. Xác định cường độ dính bám giữa các lớp bê tông asphalt trong kết cấu áo
đường mềm điển hình ở Việt Nam ..................................................................... 109
4.3. Xác định cường độ dính bám yêu cầu giữa hai lớp bê tông asphalt .......... 112
4.3.1. Tính toán ứng suất cắt trượt giữa hai lớp bê tông asphalt ................. 112
4.3.2. Ảnh hưởng của ứng suất nén đến ứng suất cắt trượt ......................... 119
4.3.3. Ảnh hưởng của mô đun độ cứng chống cắt giữa hai lớp bê tông asphalt
..................................................................................................................... 121
4.4. Nhận xét đánh giá .................................................................................................... 122
4.5. Kết luận Chương 4 .................................................................................................. 125
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP .......................................... 127


iv
DANH MỤC CÁC CHŨ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

AASHTO

Hiệp hội xây dựng mặt đường và vận tải Mỹ

Adj MS:

Trung bình cộng các bình phương điều chỉnh


Adj SS:

Tổng bình phương điều chỉnh

ANOVA:

Phân tích đánh giá phương sai

ASTM:

Hiệp hội thử nghiệm Vật liệu Mỹ

ATB:

Đá trộn bitum

ALDOT:

Sở giao thông Bang Alabama

BISAR:

Phân tích ứng suất trong kết cấu mặt đường asphalt

BTAC:

Bê tông asphalt chặt

CPĐD:


Cấp phối đá dăm

CRS-1:

Nhũ tương nhựa đường gốc axit phân tách nhanh

CRS-1P

Nhũ tương nhựa đường polime gốc a xít phân tách nhanh, có độ nhớt
nhỏ hơn CRS-2P

CSS-1:

Nhũ tương nhựa đường gốc axit phân tách chậm

DIN

Tiêu chuẩn Đức

EN

Tiêu chuẩn châu Âu

FDOT:

Sở giao thông Bang Florida

MEPDG:


Phần mềm thiết kế đường theo cơ học thực nghiệm


v

MS:

Nhũ tương nhựa đường có tốc độ phân tách trung bình

NCAT:

Trung tâm công nghệ Asphalt Hoa kỳ

QL:

Quốc lộ

RVS

Tiêu chuẩn Áo

SN:

Tiêu chuẩn Thụy Sĩ

TCN:

Tiêu chuẩn Ngành

TCVN:


Tiêu chuẩn Việt Nam

VA:

Độ rỗng dư của bê tông asphalt

VMA:

Độ rỗng hỗn hợp vật liệu khoáng

VFA:

Độ rỗng lấp đầy bitum


vi
DANH MỤC ẢNH, HÌNH VẼ VÀ BIỂU ĐỒ
Hình 1-1. Cấu tạo các lớp trong kết cấu áo đường mềm ....................................... 5
Hình 1-2. Phân bố ứng suất với trường hợp hai lớp dính bám tốt ......................... 6
Hình 1-3. Phân bố ứng suất với trường hợp hai lớp dính bám kém....................... 6
Hình 1-4 Sơ đồ phân bố ứng suất trong mặt đường mềm ...................................... 7
Hình 1-5. Lớp mặt bị nứt trượt trên QL3 (Km 229 - Km 237) ............................ 10
Hình 1-6 Tỷ lệ các dạng hư hỏng điển hình lớp mặt trên QL3 (KM 229÷KM 237)
.............................................................................................................................. 10
Hình 1-7. Xô trượt lớp mặt bê tông asphalt trên QL1A ....................................... 11
Hình 1-8. Tỷ lệ các dạng hư hỏng điển hình lớp mặt BTA trên QL1A ............... 11
Hình 1-9. Hư hỏng xô trượt lớp mặt bê tông asphalt trên QL1A (Km641+700) 12
Hình 1-10. Tỷ lệ các dạng hư hỏng điển hình QL1A (387+100 - Km 709+400) 12
Hình 1-11. Mô hình xác định điều kiện dính bám ............................................... 13

Hình 1-12. Sự phân bố ứng suất – biến dạng theo chiều sâu ............................... 15
Hình 1-13. Sơ đồ thí nghiệm cắt Romanoschi ..................................................... 16
Hình 1-14. Biểu đồ quan hệ ứng suất cắt – chuyển vị ......................................... 16
Hình 1-15. Mô hình dính bám lớp bê tông asphalt hai giai đoạn ........................ 17
Hình 1-16. Các mô hình thí nghiệm dính bám theo phương pháp phá hủy ......... 32
Hình 1-17. Thí nghiệm kéo dính bám được sử dụng ở Đức ................................ 35
Hình 1-18. Mô hình thí nghiệm xoắn ................................................................... 36
Hình 1-19. Mô hình và thiết bị Leutner ............................................................... 37
Hình 1-20. Thiết bị cắt được phát triển bởi NCAT .............................................. 38
Hình 1-21. Gia tải và tiến hành thí nghiệm nhổ bật ............................................. 40
Hình 1-22. Ảnh hưởng của điều kiện dính bám đến ứng suất ở đáy lớp BTA mặt
trên ........................................................................................................................ 41
Hình 1-23. Ảnh hưởng của điều kiện dính bám đến tuổi thọ mặt đường ............ 43
Hình 1-24. Ảnh hưởng của điều kiện dính bám đến tuổi thọ kết cấu mặt đường 44


vii
Hình 2-1. So sánh khoảng hở, chiều dày lớp trên tối thiểu và bề rộng tiếp xúc tối
thiểu giữa các thiết bị thí nghiệm cắt phẳng ........................................................ 50
Hình 2-2. Mô hình thí nghiệm và thiết bị cắt phẳng Leutner cải tiến .................. 52
Hình 2-3. Thành phần cấp phối đá dăm D25 ....................................................... 53
Hình 2-4. Thành phần cấp phối đá dăm D19 ....................................................... 53
Hình 2-5. Thành phần cấp phối đá dăm D12.5 .................................................... 53
Hình 2-6. Thành phần cấp phối đá dăm D4.75 .................................................... 54
Hình 2-7. Thành phần cấp phối của bột đá .......................................................... 54
Hình 2-8. Cấp phối hỗn hợp vật liệu khoáng của BTAC 19 ................................ 58
Hình 2-9. Cấp phối hỗn hợp vật liệu khoáng của BTAC 12.5 ............................. 58
Hình 2-10. Quét lớp dính bám giữa hai lớp BTA ................................................ 62
Hình 2-11. Thiết bị đầm xoay Troxler Model 4140 ............................................. 62
Hình 2-12. Mẫu thử hai lớp bê tông asphalt sau khi chế bị ................................. 62

Hình 2-13. Thí nghiệm cắt mẫu thử hai lớp ......................................................... 63
Hình 2-14. Đường cong quan hệ chuyển vị cắt và cường độ dính bám............... 64
Hình 2-15. Kết quả thí nghiệm cường độ dính bám giữa hai lớp bê tông asphalt ...
với nhũ tương dính bám CSS-1 ở các tỷ lệ và nhiệt độ lựa chọn ....................... 64
Hình 2-16. Kết quả thí nghiệm cường độ dính bám giữa hai lớp bê tông asphalt ...
với nhũ tương dính bám CRS-1 ở các tỷ lệ và nhiệt độ lựa chọn ....................... 65
Hình 2-17. Kết quả thí nghiệm cường độ dính bám giữa hai lớp bê tông asphalt với
nhũ tương dính bám CRS-1P ở các tỷ lệ và nhiệt độ lựa chọn ............................ 65
Hình 2-18. Khoan mẫu thí nghiệm bê tông asphalt hai lớp ................................. 67
Hình 2-19. Thí nghiệm cắt phẳng Leutner và mẫu thử sau khi cắt ...................... 68
Hình 2-20. Tương quan giữa cường độ dính bám – chuyển vị cắt ở 20oC .......... 68
Hình 2-21. Tương quan giữa cường độ dính bám – chuyển vị cắt ở 40oC .......... 69
Hình 2-22. Tương quan giữa cường dính bám – chuyển vị cắt ở 60oC ............... 69
Hình 3-1. Trung bình hiệu và khoảng tin cậy 95% giữa các nhóm loại vật liệu tưới
dính bám ............................................................................................................... 74


viii
Hình 3-2. Trung bình hiệu và khoảng tin cậy 95% giữa các nhóm tỷ lệ vật liệu tưới
dính bám ............................................................................................................... 75
Hình 3-3. Trung bình hiệu và khoảng tin cậy 95% giữa các nhóm nhiệt độ thí
nghiệm .................................................................................................................. 76
Hình 3-4. Trung bình hiệu và khoảng tin cậy 95% giữa các nhóm loại vật liệu tưới
dính bám ............................................................................................................... 79
Hình 3-5. Trung bình hiệu và khoảng tin cậy 95% giữa các nhóm tỷ lệ vật liệu tưới
dính bám ............................................................................................................... 80
Hình 3-6. Trung bình hiệu và khoảng tin cậy 95% giữa các nhóm nhiệt độ thí
nghiệm .................................................................................................................. 80
Hình 3-7. Kết quả thí nghiệm cường độ dính bám của các loại vật liệu dính bám
khác nhau ứng với tỷ lệ 0.2 l/m2 .......................................................................... 81

Hình 3-8. Kết quả thí nghiệm cường độ dính bám của các loại vật liệu dính bám
khác nhau ứng với tỷ lệ 0.4 l/m2 .......................................................................... 82
Hình 3-9. Kết quả thí nghiệm cường độ dính bám với các loại vật liệu dính bám
khác nhau ứng với tỷ lệ 0.9 l/m2 .......................................................................... 82
Hình 3-10. Sự thay đổi cường độ dính bám với các loại nhũ tương khác nhau .. 83
Hình 3-11. Kết quả thí nghiệm mô đun độ cứng chống cắt với các loại vật liệu dính
bám khác nhau (tỷ lệ 0.2 l/m2) ............................................................................. 83
Hình 3-12. Kết quả thí nghiệm mô đun độ cứng chống cắt với các loại vật liệu dính
bám khác nhau (tỷ lệ 0.4 l/m2) ............................................................................. 84
Hình 3-13. Kết quả thí nghiệm mô đun độ cứng chống cắt với các loại vật liệu dính
bám khác nhau (tỷ lệ 0.9 l/m2) ............................................................................. 84
Hình 3-14. Sự thay đổi mô đun độ cứng chống cắt với các loại nhũ tương khác
nhau ...................................................................................................................... 85
Hình 3-15. Thí nghiệm xác định độ nhớt động của các loại vật liệu dính bám ... 86
Hình 3-16. Thí nghiệm cắt lưu biến động của các loại vật liệu dính bám ........... 87
Hình 3-17. Tương quan giữa cường độ dính bám với tỷ lệ vật liệu tưới dính bám
.............................................................................................................................. 88


ix
Hình 3-18. Tương quan giữa mô đun độ cứng chống cắt với tỷ lệ vật liệu tưới dính
bám ....................................................................................................................... 89
Hình 3-19. Biểu đồ đường đồng mức của cường độ dính bám với nhiệt độ và tỷ lệ
tưới dính bám ....................................................................................................... 90
Hình 3-20. Biểu đồ đường đồng mức của mô đun độ cứng với nhiệt độ và tỷ lệ tưới
dính bám .............................................................................................................. 90
Hình 3-21. Tương quan giữa cường độ dính bám với nhiệt độ ........................... 91
Hình 3-22. Tương quan giữa mô đun độ cứng chống cắt với nhiệt độ ................ 92
Hình 3-23. Đồ thị các ảnh hưởng đến cường độ dính bám .................................. 94
Hình 3-24. Đồ thị các ảnh hưởng đến mô đun độ cứng chống cắt ...................... 95

Hình 3-25. Đồ thị các ảnh hưởng tương tác giữa các yếu tố đến cường độ dính bám
.............................................................................................................................. 96
Hình 3-26. Đồ thị các ảnh hưởng tương tác giữa các yếu tố đến mô đun độ cứng
chống cắt ............................................................................................................. 96
Hình 3-27. Tương quan giữa cường độ dính bám và mô đun độ cứng chống cắt với
nhiệt độ (ứng với nhũ tương CSS-1) .................................................................. 101
Hình 3-28. Tương quan giữa cường độ dính bám và mô đun độ cứng chống cắt với
nhiệt độ (ứng với nhũ tương CRS-1) ................................................................ 101
Hình 3-29. Tương quan giữa cường độ dính bám và mô đun độ cứng chống cắt với
nhiệt độ (ứng với nhũ tương CRS-1P) ............................................................... 102
Hình 4-1. Cường độ dính bám giữa hai lớp bê tông asphalt ở 20oC .................. 111
Hình 4-2. Biểu đồ tần xuất tích lũy kết quả thí nghiệm cường độ dính bám của các
mẫu khoan hiện trường ..................................................................................... 112
Hình 4-3. Kết cấu áo đường mềm phân tích BISAR với trường hợp các lớp dính
bám hoàn toàn .................................................................................................... 114
Hình 4-4. Kết cấu áo đường mềm KC-3 phân tích BISAR với trường hợp mức độ
dính bám giữa các lớp BTA khác nhau ............................................................. 116
Hình 4-5. Phân bố ứng suất nén và ứng suất cắt giữa các lớp của kết cấu KC3-A
............................................................................................................................ 117


x
Hình 4-6. Phân bố ứng suất nén và ứng suất cắt giữa các lớp của kết cấu KC3-B
............................................................................................................................ 117
Hình 4-7. Phân bố ứng suất nén và ứng suất cắt giữa các lớp của kết cấu KC3-C
............................................................................................................................ 118
Hình 4-8. Ảnh hưởng của ứng suất nén đến hệ số ứng suất cắt ......................... 120
Hình 4-9. Ứng suất cắt danh định giữa hai lớp bê tông asphalt không xét đến ứng
suất nén .............................................................................................................. 121
Hình 4-10. Tương quan giữa mô đun độ cứng chống cắt và cường độ cắt........ 122

Hình 4-11. Biểu đồ tần suất tích lũy với xác suất đảm bảo 90 % ...................... 124
Hình 4-12. Biểu đồ tần suất tích lũy với xác suất đảm bảo 50 % ...................... 124


xi
DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU
Bảng 1-1. Hệ số a, b ứng với các kết cấu mặt đường lựa chọn............................ 26
Bảng 1-2. Bảng tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ dính bám giữa các
lớp bê tông asphalt ............................................................................................... 28
Bảng 2-1. So sánh các tiêu chuẩn thí nghiệm cắt ở các quốc gia ........................ 48
Bảng 2-2. Các chỉ tiêu kỹ thuật của đá dăm D25, D19 và D12,5 ........................ 54
Bảng 2-3. Các chỉ tiêu kỹ thuật của đá dăm D4.75 .............................................. 55
Bảng 2-4. Các chỉ tiêu kỹ thuật của bột đá .......................................................... 55
Bảng 2-5. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu kỹ thuật của bitum quánh 60/70 ...... 56
Bảng 2-6. Tỷ lệ phối trộn và kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu kỹ thuật của hỗn hợp
bê tông asphalt thiết kế ......................................................................................... 57
Bảng 2-7. Số lượng mẫu thí nghiệm xác định cường độ dính bám ..................... 59
Bảng 2-8. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu kỹ thuật của nhũ tương CSS-1 ......... 59
Bảng 2-9. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu kỹ thuật của nhũ tương CRS-1 ......... 60
Bảng 2-10. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu kỹ thuật của nhũ tương CRS-1P ..... 60
Bảng 2-11. Tổng hợp số lượng mẫu và đặc điểm kết cấu .................................... 66
Bảng 2-12. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu kỹ thuật của bê tông asphalt hai lớp.
.............................................................................................................................. 67
Bảng 3-1. Kết quả phân tích phương sai kết quả thí nghiệm cường độ dính bám.
.............................................................................................................................. 72
Bảng 3-2. Phân tích Tukey kết quả thí nghiệm cường độ dính bám .................... 73
Bảng 3-3. Kết quả phân tích phương sai kết quả thí nghiệm mô đun độ cứng chống
cắt ........................................................................................................................ 77
Bảng 3-4. Phân tích Tukey kết quả thí nghiệm mô đun độ cứng chống cắt ........ 77
Bảng 3-5. Các thông số đầu vào và biến thí nghiệm............................................ 93



xii
Bảng 3-6. Bảng tính toán thông số mô hình hồi quy ........................................... 97
Bảng 3-7. Bảng tính toán thông số mô hình hồi quy mô đun độ cứng chống cắt. 99
Bảng 3-8. Tổng hợp kết quả thí nghiệm cường độ dính bám trung bình giữa hai lớp
bê tông asphalt của các Dự án ............................................................................ 102
Bảng 3-9. Tổng hợp kết quả thí nghiệm mô đun độ cứng chống cắt trung bình giữa
hai lớp bê tông asphalt của các Dự án ................................................................ 103
Bảng 4-1. Kết quả tổng hợp cường độ dính bám ở các dự án............................ 110
Bảng 4-2. Các dạng kết cấu áo đường mềm điển hình ...................................... 113
Bảng 4-3. Ứng suất cắt trượt giữa hai lớp bê tông asphalt ứng với các kết cấu khác
nhau .................................................................................................................... 115
Bảng 4-4. Những điều kiện dính bám khác nhau giữa hai lớp bê tông asphalt của
KC 3 ................................................................................................................... 115
Bảng 4-5. Giới hạn được đề xuất tại Đức, Thụy Sỹ và Anh .............................. 123


1
MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề nghiên cứu
Theo chiến lược phát triển Giao thông vận tải Việt Nam đến năm 2020, tầm
nhìn 2030 đã được Bộ giao thông vận tải phê duyệt. Theo đó, đến năm 2020, phấn
đấu 100 % kết cấu mặt đường ô tô được bê tông asphalt hóa hoặc bê tông xi măng
hóa [6]. Với kết cấu mặt đường bê tông asphalt, trong quá trình khai thác, lớp mặt
thường xuất hiện các hư hỏng cục bộ. Một trong các nguyên nhân gây hư hỏng mặt
đường bê tông asphalt hiện nay là chất lượng dính bám giữa các lớp bê tông asphalt
không được đảm bảo. Dính bám kém giữa các lớp bê tông asphalt, hoặc cường độ
chịu cắt trượt giữa các lớp bê tông asphalt kém thường dẫn đến những hư hỏng cho

kết cấu mặt đường mềm trong quá trình khai thác như hiện tượng trượt, dồn đống,
lượn sóng, hằn vệt bánh xe, nứt v.v. . Hư hỏng mặt đường bê tông asphalt do
nguyên nhân trượt có thể làm giảm từ 40% đến thậm chí trên 80% tuổi thọ khai
thác của kết cấu mặt đường [32].
Trong kết cấu mặt đường bê tông asphalt, các lớp áo đường thường được thiết
kế thành nhiều lớp. Khi thi công, giữa các lớp bê tông asphalt thường được xử lý
bằng lớp dính bám gốc bitum. Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu mặt đường mềm ở Việt
Nam giả định các lớp bê tông asphalt là đồng nhất và liền khối [8]. Tuy nhiên, các
kết cấu mặt đường bê tông asphalt thường được thi công thành từng lớp, làm cho
tính liền khối giữa các lớp bê tông asphalt không được đảm bảo. Các nghiên cứu
của tác giả gần đây đã cho thấy, những phá hủy do cắt trượt ở lớp mặt kết cấu mặt
đường bê tông asphalt phần lớn xuất hiện ở lớp dính bám giữa lớp bê tông asphalt
mặt trên và lớp bê tông asphalt mặt dưới. Vấn đề này có thể trở nên nghiêm trọng
hơn khi kết cấu mặt đường thường xuyên chịu những những tải trọng ngang và khi
nhiệt độ mặt đường lên cao [20].
Một số nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của điều kiện dính bám đến tính năng
của kết cấu mặt đường cho thấy, dính bám giữa các lớp bê tông asphalt ảnh hưởng
đến sự phân bố ứng suất biến dạng và độ võng trong kết cấu mặt đường. Hơn nữa,


2
điều kiện dính bám kém giữa lớp mặt dưới với lớp móng trên có thể làm giảm tuổi
thọ của kết cấu mặt đường [24], [28]. Tác giả Shahin và các cộng sự (1987) cho
rằng, nếu biến dạng trượt xuất hiện giữa lớp mặt trên và lớp mặt dưới, biến dạng
kéo ngang lớn nhất sẽ xuất hiện ở đáy của lớp mặt trên và gây ra phá hủy ở lớp
mặt trên [59].
2. Sự cần thiết nghiên cứu
Thực tế trong quá trình khai thác mặt đường bê tông asphalt cho thấy, các hiện
tượng hư hỏng như nứt dạng parabol, trượt, lượn sóng, dồn đống, hằn vệt bánh xe
hay các biến dạng ngang không hồi phục khác đều có thể liên quan đến mức độ

dính bám giữa các lớp bê tông asphalt. Hiện tượng hư hỏng này xảy ra nhiều hơn
với kết cấu mặt đường ở vùng khí hậu nóng, lưu lượng xe lớn, tải trọng xe và tốc
độ khai thác cao, hay ở những vị trí mà kết cấu mặt đường chịu tác dụng bất lợi
của lực đẩy ngang do tải trọng xe chạy gây ra như ở những vị trí có độ dốc dọc
lớn, tốc độ thay đổi đột ngột. Hư hỏng này có nguy cơ tăng lên đối với những tuyến
đường cấp cao có lớp mặt bê tông asphalt được tạo nhám [39].
Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm. Nhiệt độ về mùa hè
thường lên cao dẫn đến nhiệt độ trong các lớp kết cấu mặt đường mềm tăng cao,
gây bất lợi cho chất lượng dính bám giữa các lớp. Điều này sẽ dẫn đến xuất hiện
các dạng hư hỏng mặt đường có thể liên quan đến dính bám như : nứt trượt, xô
dồn, lún vệt hằn bánh xe…Theo kết quả nghiên cứu đánh giá thực trạng hư hỏng
mặt đường bê tông asphalt có liên quan đến xô dồn và nứt trượt trên một số tuyến
quốc lộ ở Việt Nam cho thấy [3], tỷ lệ hư hỏng do xô dồn chiếm 4.51%, lún vệt
hằn bánh xe chiếm 1.5 % và ổ gà chiếm 0.15 % trên tuyến QL3 đoàn từ Km 229Km 237. Với QL1A đoạn từ Km 223-Km 232, tỷ lệ hư hỏng lún vệt hằn bánh xe
chiếm 9.9 %, xô dồn chiếm 2.78 %, nứt trượt chiếm 0.4 %. Một đoạn tuyến từ Km
387-Km 709 trên QL 1A đặc trưng cho vùng khí hậu miền Trung cũng được phân
tích đánh giá và cho kết quả như sau : tỷ lệ lún vệt hằn bánh xe chiếm 5.58% và
diện tích xô dồn chiếm 0.38 %. Vì vậy, việc nghiên cứu đánh giá đặc tính dính
bám giữa các lớp bê tông asphalt trong kết cấu áo đường mềm ở điều kiện Việt


3
Nam, cả về chất lượng vật liệu, công nghệ thi công và điều kiện nhiệt độ khai thác
là cần thiết.
3. Những nội dung cần giải quyết
Nội dung chính của nghiên cứu ở đây là đánh giá mức độ dính bám giữa hai
lớp bê tông asphalt khi xét đến một số yếu tố ảnh hưởng liên quan đến vật liệu tưới
dính bám và nhiệt độ thí nghiệm để đảm bảo việc thi công các lớp bê tông asphalt
đạt được yêu cầu thiết kế. Để giải quyết vấn đề đó, nội dung nghiên cứu bao gồm:
 Thiết kế chế tạo thiết bị thí nghiệm cắt phẳng Leutner cải tiến để đánh giá

mức độ dính bám giữa hai lớp bê tông asphalt chế bị trong phòng thí nghiệm
và những mẫu khoan hiện trường phù hợp với điều kiện Việt Nam;
 Đánh giá mức độ dính bám giữa hai lớp bê tông asphalt khi xét đến một số
yếu tố ảnh hưởng liên quan đến loại, tỷ lệ vật liệu tưới dính bám và nhiệt
độ thí nghiệm trên thiết bị thí nghiệm Leutner cải tiến được chế tạo được;
 Đánh giá mức độ dính bám giữa hai lớp bê tông asphalt trong kết cấu áo
đường mềm điển hình ở một số Dự án với thiết bị Leutner cái tiến chế tạo;
 Kiến nghị tiêu chuẩn giới hạn cường độ dính bám giữa hai lớp bê tông
asphalt trong phạm vi nghiên cứu.
4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp tiếp cận của Luận án là nghiên cứu lý thuyết để định hướng và
dự kiến kết quả đạt được, dùng thực nghiệm để kiểm chứng. Xuất phát từ thành
phần bê tông asphalt rải nóng phổ biến ở Việt Nam, tiến hành xác lập mô hình dính
bám theo lý thuyết, giải quyết vấn đề bằng cơ sở khoa học thực nghiệm. Đề xuất
mô hình thực nghiệm để xác định đặc tính dính bám giữa các lớp bê tông asphalt.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
Kết quả nghiên cứu thu được sẽ góp phần đề xuất giới hạn cường độ dính bám
và các giải pháp để cải thiện chất lượng dính bám giữa các lớp bê tông asphalt cho
kết cấu mặt đường bê tông asphalt ở Việt Nam. Kết quả nghiên cứu cũng góp phần


4
vào việc xây dựng tiêu chuẩn thiết kế và thi công kết cấu áo đường mềm có xét
đến điều kiện dính bám giữa các lớp.


5
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ DÍNH BÁM
GIỮA CÁC LỚP BÊ TÔNG ASPHALT


1.1. Tổng quan về kết cấu áo đường mềm
Theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu áo đường hiện hành, kết cấu áo đường mềm có
thể bao gồm các lớp được phân bố như Hình 1-1 [8]. Mỗi lớp kết cấu có một chức
năng nhất định và phù hợp dưới tác dụng phân bố của ứng suất do áp lực bánh xe
gây ra. Do sự phân bố ứng suất giảm dần theo chiều sâu nên hệ thống phân lớp
được bố trí lớp vật liệu tốt hơn ở bên trên, nơi có giá trị ứng suất cao và các lớp
vật liệu chất lượng thấp hơn ở dưới đáy, nơi có giá trị ứng suất thấp hơn.

Hình 1-1. Cấu tạo các lớp trong kết cấu áo đường mềm [8]
Hiện nay, trong các tiêu chuẩn thiết kế và thi công mặt đường bê tông asphalt ở
Việt Nam chưa quan tâm nhiều đến mức độ dính bám giữa các lớp bê tông asphalt,
một số giả thiết thiết kế kết cấu áo đường mềm vẫn coi các lớp dính chặt hoàn toàn
và quá trình thi công các lớp chỉ quy định “Về độ dính bám giữa hai lớp bê tông
asphalt hoặc giữa lớp bê tông asphalt với lớp móng được đánh giá bằng định tính
thông quan sát mẫu thử khoan hiện trường” chưa có định lượng cả về phương pháp
thí nghiệm và chuẩn giới hạn dính bám giữa các lớp bê tông asphalt [11].


6

1.2. Các dạng hư hỏng mặt đường liên quan đến mức độ dính bám giữa các
lớp bê tông asphalt
Nghiên cứu của Shahin và các cộng sự [1987] đã chỉ ra rằng, biến dạng kéo
lớn nhất xuất hiện ở mặt đáy lớp bê tông asphalt mặt dưới (Hình 1-2) nếu giữa các
lớp được dính bám hoàn toàn [59]. Tuy nhiên, nếu các lớp mất dính bám, biến
dạng kéo lớn nhất xuất hiện ở đáy mỗi lớp (Hình 1-3).

Hình 1-2. Phân bố ứng suất với
trường hợp hai lớp dính bám tốt


Hình 1-3. Phân bố ứng suất với
trường hợp hai lớp dính bám kém

Với trường hợp dính bám kém giữa các lớp, ứng suất kéo ở đáy lớp mặt trên gây
ra ứng nén ở bề mặt lớp bê tông asphalt ngay bên dưới. Điều này dẫn đến sự chuyển
dịch tương đối giữa lớp phủ mặt trên và lớp ngay phía dưới tại mặt tiếp xúc giữa
hai lớp [59], làm cho ứng suất cắt vượt quá cường độ chịu cắt giữa hai lớp và dẫn
đến trượt giữa hai lớp.
Trong quá trình khai thác, dưới tác dụng của tải trọng giao thông, áp lực bánh xe
tác dụng lên kết cấu mặt đường sẽ hình thành trạng thái ứng suất như Hình 1-4a
[62]. Ứng suất trượt τ do lực đẩy ngang sinh ra phân bố đạt cực đại trong khoảng
chiều sâu bằng với bán kính vòng tròn vệt tiếp xúc giữa lốp xe với mặt đường [49]
[60]. Khi ứng suất cắt trượt lớn hơn cường độ chống trượt giữa các lớp bê tông
asphalt trong kết cấu mặt đường sẽ dẫn phá hoại do trượt như mô hình được thể
hiện ở Hình 1-4b [49].
Kết quả nghiên cứu của K.Su và L.Sun (2008) trên kết cấu áo đường mềm ba lớp
gồm (AC1/AC2/ Cement-stabilized aggregate có chiều dầy tương ứng 50/100/300
mm) và của S.Xie (2003) trên kết cấu AC/BASE/SUBASE có chiều dầy tương ứng
150/200/300 mm cho thấy, giá trị ứng suất cắt trượt lớn phân bố trong khoảng


7
chiều sâu từ khoảng 2 đến 12 cm và đạt cực đại với giá trị từ khoảng 0.2 - 0.4 MPa
[65], [71]. Trong trường hợp có xét đến điều kiện bất lợi khi hãm xe, ứng suất cắt
lớn nhất có thể đạt tới giá trị 1.60 MPa [71]. Như vậy, với quy định về chiều dày
từng lớp và sự phân bố các lớp bê tông asphalt trong các kết cấu áo đường mềm
của một số dạng kết cấu điển hình thì vị trí mặt tiếp xúc giữa các lớp bê tông asphalt
luôn nằm trong vùng nguy hiểm về trượt [8].
D=2r


pv

FV

0,2pv

O

0,29pv

0,4pv

0,6pv

0,8pv

1,0pv

US

0,7r

1r



z

2r



E=constant

3r
4r
5r

a)

Z

Mô hình cắt

Mô hình kéo

b)
Hình 1-4 a) Sơ đồ phân bố ứng suất trong mặt đường mềm
và b) Mô hình phá hủy do ứng suất trượt [49]
Dính bám kém giữa các lớp bê tông asphalt, hoặc cường độ chịu cắt trượt của lớp
bê tông asphalt thấp thường dẫn đến những hư hỏng cho kết cấu mặt đường mềm
trong quá trình khai thác như hiện tượng trượt, dồn đống, lượn sóng, hằn vệt bánh
xe, nứt v.v. . Hư hỏng mặt đường bê tông asphalt do nguyên nhân trượt có thể làm


8
giảm từ 40% đến thậm chí trên 80% tuổi thọ khai thác của kết cấu mặt đường [32].
Các mô hình cơ học được nghiên cứu thường dựa trên mô hình đàn hồi lớp và sự
thay đổi các thông số trượt giữa các lớp. Các nghiên cứu của Shahin và các cộng
sự (1987), Willis và Timm (2007) đã cho thấy rằng mất mát dính bám giữa các lớp
bê tông asphalt sẽ dẫn đến kết quả giảm tuổi thọ do nứt mỏi ở mặt đường bê tông

asphalt [59], [70]. Harvey và các cộng sự (1997) cũng đã đưa ra những kết luận về
mất mát dính bám giữa các lớp bê tông asphalt có thể làm tăng lún vệt hằn bánh
xe ở mặt đường bê tông asphalt [30]. Theo như những nghiên cứu ở trường Đại
học Nottingham, tỷ lệ hư hỏng mặt đường do trượt giữa các lớp bê tông asphalt
chiếm đến 5% mạng lưới đường cao tốc ở Anh và ở Pháp [20]. Ở Nhật, những phá
hoại của đường băng sân bay sử dụng kết cấu bê tông nhựa ở các đoạn cất hạ cánh
đều do trượt giữa các lớp. Sự trượt giữa lớp phủ tăng cường trên mặt đường cũ
ngay sau khi hoàn thành dự án chiếm đến 44% ở Bang Nevada, USA [32].
Khi các lớp mất dính bám hoàn toàn, sự trượt ở lớp dính bám xuất hiện cho đến
khi các lớp tách hoàn toàn. Một số tác giả đã chỉ ra, ngay cả khi dính bám đạt 90%
thì ứng xử trượt giữa các lớp vẫn có thể xảy ra [25], [32], [68]. Thực tế, Shahin và
các cộng sự (1987) đã tiến hành đánh giá những ảnh hưởng của trượt ở lớp dính
bám đối với những mặt đường đang khai thác, và đã chỉ ra rằng khi một biến dạng
trượt xảy ra, đáy của lớp mặt trên chịu kéo theo phương ngang và biến dạng trong
kết cấu mặt đường sẽ làm cho các lớp trượt tự do [59].
Theo tác giả Shahin và các cộng sự (1987), Romanoschi và các cộng sự (2002),
với trường hợp các lớp dính bám tốt, khi tải trọng ngang xuất hiện, biến dạng lớn
phát sinh ở phía trên đỉnh lớp mặt [56], [59]. Điều này dẫn đến các vết nứt sẽ bắt
đầu ở đỉnh của lớp mặt và không phải ở dưới cùng ở các lớp như thường được giả
định trong thiết kế cơ học hiện hành. Trong thực tế, Myers và các cộng sự (2001)
đã cho thấy những yếu tố chính gây nứt dọc theo vệt bánh xe chạy là ứng suất tiếp
ngang gây ra bởi áp lực ngang bánh xe [40]. Do đó, khi các lực ngang xuất hiện
phía trên mặt kết cấu, những biến dạng xuất hiện tương ứng trên bề mặt làm giảm
tuổi thọ khai thác của mặt đường [54], [56]. Sự giảm tuổi thọ phục vụ của mặt
đường, do phá hủy ở lớp bề mặt, cũng phát sinh khi sự giảm dính bám ở một mức


9
độ nào đó ở lớp dính bám trong cả trường hợp có lực ngang và không có lực ngang
[14], [24], [32], [54], [64]. Đặc biệt, Romanoschi và các cộng sự (2001) đã cho

thấy hậu quả tích lũy của sự giảm dính bám ở lớp dính bám và những lực ngang
xuất hiện trên bề mặt có thể dẫn tới giảm tuổi thọ mặt đường [54].
Như đã đề cập ở trên, điều kiện dính bám giữa các lớp bê tông asphalt ảnh hưởng
đến tính năng khai thác của mặt đường. Những khảo sát lý thuyết và thực nghiệm
cho thấy thành phần lớp dính bám là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến đặc tính
dính giữa các lớp bê tông asphalt. Đặc biệt, những báo cáo khảo sát của Peattie và
các cộng sự (1979) cho thấy 25-55 % những mẫu lấy từ những kết cấu mặt đường
đang khai thác và làm mới có chất lượng dính bám kém [46]. Tuy nhiên, một số
nghiên cứu thực nghiệm đã cho thấy rằng, trong quá trình khai thác các lớp bê tông
asphalt đã được dính chặt hơn sau khi thi công nếu giữa các lớp đạt được mức độ
dính bám ban đầu tối thiểu đủ lớn [31], [44], [58].
Nghiên cứu hiện tượng trượt giữa hai lớp bê tông asphalt và ảnh hưởng của chất
lượng dính bám giữa hai lớp bê tông asphalt đến khả năng chịu cắt trượt đã được
quan tâm nghiên cứu trên thế giới từ những năm 1970 [35], [68]. Đặc biệt, trong
khoảng 20 năm gần đây, các trung tâm nghiên cứu về bê tông asphalt và mặt đường
mềm tập trung quan tâm nhiều đến vấn đề này nhằm từng bước xây dựng một tiêu
chuẩn kỹ thuật phù hợp cho thiết kế, kiểm tra, đánh giá chất lượng dính bám và
hạn chế những hư hỏng của mặt đường mềm có nguyên nhân từ chất lượng dính
bám [19], [24], [66], [69].
Ở Việt Nam, những năm gần đây, chất lượng mặt đường bê tông asphalt đã được
cải thiện đáng kể, nhiều loại vật liệu và kết cấu mặt đường mềm tiên tiến đã được
áp dụng. Tuy nhiên, thực tế cho thấy ở một số dự án đã xuất hiện tỷ lệ đáng kể hư
hỏng mặt đường ngay ở giai đoạn mới đưa vào khai thác. Các dạng hư hỏng tập
trung chủ yếu vào xô dồn, nứt trượt và hằn vệt bánh xe của lớp bê tông asphalt. Để
đánh giá đúng mức chất lượng mặt đường bê tông asphalt ở Việt Nam trong giai
đoạn hiện nay, việc khảo sát dạng và tỷ lệ hư hỏng mặt đường do từng nguyên
nhân là hết sức cần thiết. Để tiến hành nghiên cứu đánh giá hư hỏng mặt đường bê


10

tông asphalt nguyên nhân do xô dồn và nứt trượt, ba tuyến Quốc lộ có điều kiện
địa hình và điều kiện khai thác khác nhau đã được lựa chọn bao gồm: Quốc lộ 3
(Km 229 - Km 237); Quốc lộ 1A (Km 223 - Km 232 và Km 387+100 - Km
709+400). Trên cơ sở số liệu khảo sát của Tổng cục Đường bộ Việt Nam và cơ
quan hợp tác Quốc tế Nhật Bản (Jica) thực hiện vào tháng 3 năm 2012, các tỷ lệ
hư hỏng điển hình ở lớp mặt bê tông asphalt đã được tổng hợp đánh giá theo tiêu
chuẩn ASTM D 6433-07 [77], Hình 1-5 và Hình 1-6 thể hiện kết quả phân tích
đánh giá trên QL3 (Km 229 - Km 237).
5.25

Tỷ lệ các dạng hư hỏng, %

4.51
4.50
3.75
3.00
2.25

1.86
1.50

1.50
0.75

0.15

0.00
Nứt trượt

Xô dồn


Lún vệt hằn
bánh xe

Ổ gà

Các dạng hư hỏng

Hình 1-5. Lớp mặt bị nứt trượt trên
QL3 (Km 229 - Km 237)

Hình 1-6 Tỷ lệ các dạng hư hỏng
điển hình lớp mặt trên QL3
(KM 229÷KM 237)

Kết quả phân tích cho thấy, diện tích hư hỏng lớp mặt bị xô dồn là 2526.41 m2
(chiếm 4.51%); nứt trượt là 1042.23 m2 (chiếm 1.86%); lún vệt hằn bánh xe là
838.23 m2 (chiếm 1.5%) và diện tích ổ gà là 81.79 m2 (chiếm 0.15 %) trên tổng
diện tích đoạn phân tích. Số liệu nghiên cứu khảo sát cho thấy hầu hết các vị trí bị
hư hỏng đều nằm trong các đường cong nằm hay ở các đoạn có độ dốc dọc lớn,
nơi mà kết cấu mặt đường chịu tác động bất lợi nhất do lực đẩy ngang của áp lực
bánh xe gây ra. Mặt khác, với kết cấu lớp mặt bê tông asphalt hạt trung thảm trên
lớp bê tông asphalt hạt trung cũ được khai thác từ năm 2005 nên đã mất mát một
phần độ nhám mặt đường. Một lý do nữa có thể là nguyên nhân dẫn đến các dạng
hư hỏng trên liên quan đến tỷ lệ vật lệu tưới dính bám sử dụng là 0.5 l/m2 cao hơn


11
so với khuyến cáo của sổ tay chỉ dẫn sử dụng nhũ tương của Viện Asphalt Mỹ
(2009) [79] và Báo cáo NCHRP 712 (2012) [36], điều này có thể làm tăng khả

năng gây trượt giữa các lớp mặt, đặc biệt khi nhiệt độ mặt đường lên cao.
Phương pháp phân tích cũng được thực hiện tương tự với dữ liệu khảo sát thu được
trên Quốc lộ 1A đoạn từ Km 223 - Km 232 đi qua địa phận tỉnh Hà Nam. Số liệu
sau khi khảo sát được thống kê với tỷ lệ các dạng hư hỏng như sau: lún vệt hằn
bánh xe là 17368,9 m2 (chiếm 9,9 %); xô dồn là 4876,65 m2 (chiếm 2,78 %); nứt
trượt là 701,8 m2 (chiếm 0,4 %); ổ gà là 8 m2 (chiếm 0,0046 %) và nứt mỏi là
177,05 m2 (chiếm 0,1 %). Hình 1-7 và Hình 1-8 thể hiện thực trạng và tỷ lệ các
dạng hư hỏng lớp mặt bê tông trên đoạn tuyến khảo sát.
12.00

9.897

Tỷ lệ các dạng hư hỏng, %

10.00

8.00

6.00

4.00

2.779

2.00

0.400

0.005


0.101

Ổ gà

Nứt mỏi

0.00
Lún vệt hằn
bánh xe

Xô dồn

Nứt trượt

Các dạng hư hỏng

Hình 1-7. Xô trượt lớp mặt bê
tông asphalt trên QL1A

Hình 1-8. Tỷ lệ các dạng hư hỏng
điển hình lớp mặt BTA trên QL1A

Số liệu khảo sát, thống kê cho thấy tỷ lệ hư hỏng lún vệt hằn bánh xe chiếm chủ
yếu và xuất hiện nhiều ở làn xe nặng trên đoạn tuyến khảo sát đánh giá. Tỷ lệ xô
dồn và nứt trượt lớp mặt xảy ra chủ yếu ở các vị trí trong đường cong nằm, trước
các trạm thu phí và trạm cảnh sát giao thông.
Một đoạn tuyến trên Quốc lộ 1A có đặc trưng làm việc trong vùng khí hậu miền
Trung của Việt Nam cũng được thu thập và phân tích đánh giá là đoạn từ Km
387+100 - Km 709+400. Theo số liệu khảo sát, diện tích hư hỏng lún vệt hằn bánh
xe trên đoạn tuyến là 161608 m2 (chiếm 5,58%), diện tích xô dồn lớp mặt là 10940



12
m2 (chiếm 0,38%). Thực trạng hư hỏng điển hình lớp mặt bê tông asphalt và tỷ lệ
các dạng hư hỏng được thể hiện ở Hình 1-9 và Hình 1-10.
7.00

5.58

Tỷ lệ các dạng hư hỏng, %

6.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00

0.38

0.00
Lún vệt hằn bánh xe

Xô dồn

Các dạng hư hỏng

Hình 1-9. Hư hỏng xô trượt ngang

Hình 1-10. Tỷ lệ các dạng hư hỏng


lớp mặt bê tông asphalt trên QL1A

điển hình QL1A (387+100 - Km

(Km641+700)

709+400)

Từ số liệu khảo sát thống kê cho thấy, thực trạng hư hỏng lún vệt hằn bánh xe và
xô dồn xuất hiện trên nhiều đoạn tuyến kể cả những đoạn kết cấu mặt đường
nguyên trạng được đầu tư xây dựng từ nguồn vốn của ngân hàng thế giới (WB) và
những đoạn đã được khu quản lý Đường bộ IV sửa chữa trước đó. Ở những đoạn
tuyến khảo sát này, có thể dự báo nguyên nhân chủ yếu dẫn tới hư hỏng, nứt trượt,
nứt mỏi, xô dồn và hằn vệt bánh xe là do suy giảm khả năng chống trượt và chống
cắt của các lớp bê tông asphalt khi nhiệt độ mặt đường tăng cao.

1.3. Mô hình dính bám giữa các lớp bê tông asphalt
Để mô tả điều kiện dính bám giữa các lớp bê tông asphalt, các lý thuyết và
thực nghiệm đã được sử dụng như: mô hình của các tác giả Goodman và
Romanoschi.
1.3.1. Mô hình Goodman
Theo Goodman và các cộng sự [1968], mô hình giữa hai lớp bê tông asphalt có
một lớp vật liệu mỏng với mô đun cắt G và chiều dày t, Hình 1-11 [23]. Dưới tác
dụng của ứng suất do tải trọng trên bề mặt đường gây ra, giá trị ứng suất cắt ở lớp


13
dính bám có thể được xác định như sau:


u

h2 t h1

Chi tiÕt A
A

t

E1

F

F

E2

Hình 1-11. Mô hình xác định điều kiện dính bám [23]
  G 

trong đó:



(1-1)

- ứng suất cắt ở lớp dính bám giữa lớp trên và lớp dưới, MPa;

G - mô đun cắt của lớp vật liệu dính bám, MPa;


 - biến dạng cắt trong mặt phẳng trượt có ứng suất cắt tác dụng



u
t

với :
u - chuyển vị tương đối giữa hai cạnh của giao diện theo phương ngang:

u
Do đó :  
Với : K 

= u2 – u1

G
 u  
t

 K  u 2  u1 

(1-2)

G
là mô đun độ cứng chống cắt tại mặt tiếp xúc (MPa/mm).
t

Để giảm các tham số, với chương trình máy tính cho phép thay đổi các biến, hệ số
K có thể được tính toán theo công thức sau:


K

l
,
1 l

0≤l≤1

(1-3)

trong đó l thể hiện thông số độ cứng chống cắt và công thức (1-2) được viết lại như
sau: